La capacité de charger des téléphones portables en quelques secondes est un pas de plus après que des chercheurs de l'Université de Waterloo aient utilisé la nanotechnologie pour améliorer considérablement les dispositifs de stockage d'énergie connus sous le nom de supercondensateurs.

Leur nouvelle conception double à peu près la quantité d'énergie électrique que les appareils à charge rapide peuvent contenir, aider à ouvrir la voie à une utilisation éventuelle dans tout, des smartphones aux ordinateurs portables, aux véhicules électriques et aux lasers de grande puissance.

"Nous affichons des chiffres record pour la capacité de stockage d'énergie des supercondensateurs, " a déclaré Michael Pope, professeur de génie chimique qui a dirigé la recherche sur Waterloo. "Et plus nous pouvons les rendre denses en énergie, plus nous pourrons commencer à remplacer de batteries."

Les supercondensateurs sont une solution prometteuse, alternative verte aux batteries traditionnelles, avec des avantages tels que l'amélioration de la sécurité et de la fiabilité, en plus d'une charge beaucoup plus rapide, mais les applications ont été limitées jusqu'à présent par leur capacité de stockage relativement faible.

Les supercondensateurs commerciaux existants ne stockent que suffisamment d'énergie, par exemple, pour alimenter les téléphones portables et les ordinateurs portables pendant environ 10 pour cent aussi longtemps que les batteries rechargeables.

Pour augmenter cette capacité, Pope et ses collaborateurs ont développé une méthode pour enrober des couches atomiquement minces d'un conducteur appelé graphène avec un sel liquide huileux dans des électrodes de supercondensateur.

Le sel liquide sert d'espaceur pour séparer les fines feuilles de graphène, les empêchant de s'empiler comme des morceaux de papier. Cela augmente considérablement leur surface exposée, une clé pour maximiser la capacité de stockage d'énergie.

À la fois, le sel liquide fait double emploi en tant qu'électrolyte nécessaire pour stocker réellement la charge électrique, minimisant la taille et le poids du supercondensateur.

"C'est la partie vraiment cool de cela, " Le pape a dit. " C'est un malin, design élégant."

L'innovation utilise également un détergent pour réduire la taille des gouttelettes de sel huileux - qui est associé à de l'eau dans une émulsion semblable à une vinaigrette - à quelques milliardièmes de mètre, améliorant leur action de revêtement. Le détergent fonctionne également comme du velcro chimique pour que les gouttelettes adhèrent au graphène.

L'augmentation de la capacité de stockage des supercondensateurs signifie qu'ils peuvent être suffisamment petits et légers pour remplacer les batteries pour plus d'applications, en particulier ceux nécessitant une charge rapide, capacités de décharge rapide.

A court terme, Pope a déclaré que de meilleurs supercondensateurs pourraient remplacer les batteries au plomb dans les véhicules traditionnels, et être utilisé pour capter l'énergie autrement perdue par les bus et les trains à grande vitesse lorsqu'ils freinent.

Plus loin, même s'il est peu probable qu'elles atteignent jamais la pleine capacité de stockage des batteries, les supercondensateurs ont le potentiel d'alimenter de manière pratique et fiable les appareils électroniques grand public, véhicules et systèmes électriques dans des endroits éloignés comme l'espace.

« S'ils sont commercialisés de la bonne manière pour les bonnes applications, nous allons commencer à en voir de plus en plus dans notre vie de tous les jours, " a dit le pape.

La recherche, qui impliquait également Zimin She, Doctorant, et Debasis Ghosh, un post-doctorant, a été récemment publié dans la revue ACS Nano .